KR20170060904A

KR20170060904A - 힌지모멘트와 트림탭 동작을 반영한 가역비행 조종 반력 장치

Info

Publication number: KR20170060904A
Application number: KR1020150165651A
Authority: KR
Inventors: 구칠효
Original assignee: 주식회사 바로텍시너지
Priority date: 2015-11-25
Filing date: 2015-11-25
Publication date: 2017-06-02

Abstract

본 발명은, 항공기의 속도와 이에 따른 주 조종면의 힌지 모멘트 변화, 그리고 주 조종면의 힌지 모멘트 변화에 따라 조종간의 중립 위치가 가변되고, 조종간 및 페달에 생성되는 조종 반력이 가변되며, 트림 탭의 각도가 가변될 때 주 조종면의 힌지 모멘트가 변화하는 것을 조종간의 중립 위치 가변과 조종간 및 페달의 조종 반력 가변에 적용함과 동시에 조종간 및 페달의 조작력을 정확히 측정하여 시뮬레이션에 반영함으로써, 실제 항공기의 조작과 유사한 조작성을 구현할 수 있는 힌지모멘트와 트림탭 동작을 반영한 가역비행 조종 반력 장치에 관한 것으로서, 막대 형상의 조종간이 구비된 조종간 결합체; 회전축이 구비된 제 1 액츄에이터; 상기 제 1 액츄에이터의 회전 운동을 직선 왕복 운동으로 변환하여 상기 조종간 결합체에 제공하도록, 하나 이상의 수직 샤프트와 수평 샤프트의 조합으로 구성되어서, 상기 조종간 결합체의 일측과 상기 제 1 액츄에이터의 회전축에 양단이 각각 결합된 제 1 링키지 시스템; 상기 조종간의 일측에 구비되는 빕 트림 스위치; 상기 빕 트림 스위치의 입력 신호에 따라 상기 제 1 액츄에이터의 조종 반력을 변경하고, 상기 제 1 액츄에이터를 구동하여 상기 조종간 결합체의 중립 위치를 변경하는 제어부;를 포함한다.

Description

힌지모멘트와 트림탭 동작을 반영한 가역비행 조종 반력 장치{Aircraft simulator having automatic position adjustable stick}

본 발명은, 힌지모멘트와 트림탭 동작을 반영한 가역비행 조종 반력 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 항공기의 속도와 이에 따른 주 조종면의 힌지 모멘트 변화, 그리고 주 조종면의 힌지 모멘트 변화에 따라 조종간의 중립 위치가 가변되고, 조종간 및 페달에 생성되는 조종 반력이 가변되며, 트림 탭의 각도가 가변될 때 주 조종면의 힌지 모멘트가 변화하는 것을 조종간의 중립 위치 가변과 조종간 및 페달의 조종 반력 가변에 적용함과 동시에 조종간 및 페달의 조작력을 정확히 측정하여 시뮬레이션에 반영함으로써, 실제 항공기의 조작과 유사한 조작성을 구현할 수 있는 힌지모멘트와 트림탭 동작을 반영한 가역비행 조종 반력 장치에 관한 것이다.

현재까지의 비행시뮬레이터 조종반력장치는, 개발 초기에는 스프링력에 의해 반력을 생성하는 수동적인 방식을 사용하였다. 그러나, 스프링 방식의 경우에는 스프링의 탄성 계수에 의해 조종 반력이 결정되므로, 조종 반력을 조절하기가 어려운 문제가 있었다.

이러한 문제를 해결하고자, 전기식 서보모터를 이용하여 반력을 생성하는 장치가 개발되었다. 전기식 서보 모터를 이용하여 반력을 생성하는 경우 조종 반력을 조절하기 용이한 장점이 있었다.

그러나, 가역조종장치의 경우 항공기의 비행 속도 및 비행 조건에 따라 공기 저항력이 가변되고, 이러한 원인에 의해 힌지모멘트의 크기가 달라지며, 이로 인해 조종간 스틱의 위치가 연속적으로 변화하는데, 단순히 전기식 서보모터를 장착하여 조종 반력을 제공하는 장치의 경우 주 조종면의 힌지모멘트 변화에 따라 가변되는 조종간 스틱의 위치를 시뮬레이터 장치에 반영하지 못하는 문제가 있었다.

또한, 조종면에 장착된 트림탭은 조종사의 힘에 의해 조종되는 것이 아닌 빕 트림 스위치(Beep Trim Switch)에 의해 힌지모멘트의 크기를 변화시켜 조종간 스틱의 위치를 조절하게되어, 조종사의 조작 피로도를 감소시키게 되지만, 단순한 조종 반력 제공 장치의 경우에는 이러한 트림탭의 변화에 따른 힌지모멘트의 변화 및 이에 따른 조종간 스틱의 위치변화를 시뮬레이터 장치에 반영하지 못하는 문제가 있었다.

따라서, 가역비행 조종 반력 장치에 있어서, 비행 속도 및 비행 조건에 따라 변화하는 힌지모멘트와, 빕 트림 스위치에 의해 가변된 트림탭에 의해 변화하는 힌지모멘트에 따라 조종간의 중립 위치를 가변시킬 수 있는 장치의 개발이 필요로 하게 되었다.

10-0989555(등록번호) 2010.10.18.

본 발명은, 항공기의 속도와 이에 따른 주 조종면의 힌지 모멘트 변화, 그리고 주 조종면의 힌지 모멘트 변화에 따라 조종간의 중립 위치가 가변됨으로써, 실제 항공기의 조작과 유사한 조작성을 구현할 수 있는 힌지모멘트와 트림탭 동작을 반영한 가역비행 조종 반력 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은, 항공기의 속도와 이에 따른 주 조종면의 힌지 모멘트 변화, 그리고 주 조종면의 힌지 모멘트 변화에 따라 조종간 및 페달에 생성되는 조종 반력이 가변됨으로써, 실제 항공기의 조작과 유사한 조작성을 구현할 수 있는 힌지모멘트와 트림탭 동작을 반영한 가역비행 조종 반력 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은, 트림 탭의 각도가 가변될 때 주 조종면의 힌지 모멘트가 변화하는 것을 조종간의 중립 위치 가변과 조종간 및 페달의 조종 반력 가변에 적용함으로써, 실제 항공기의 조작과 유사한 조작성을 구현할 수 있는 힌지모멘트와 트림탭 동작을 반영한 가역비행 조종 반력 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은, 로드셀이 구비되어 조종간 및 페달의 조작력을 시간축에 저장하고, 이를 이중 적분하여 조종간 및 페달의 조작 가속도, 속도, 목표 위치값 등을 도출하여 이를 시뮬레이션에 반영함으로써, 실제 항공기의 조작과 유사한 조작성을 구현할 수 있는 힌지모멘트와 트림탭 동작을 반영한 가역비행 조종 반력 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 가역비행 조종 반력 장치는, 막대 형상의 조종간이 구비된 조종간 결합체; 회전축이 구비된 제 1 액츄에이터; 상기 제 1 액츄에이터의 회전 운동을 직선 왕복 운동으로 변환하여 상기 조종간 결합체에 제공하도록, 하나 이상의 수직 샤프트와 수평 샤프트 및 상기 수직 샤프트에 고정 결합되고 상기 수평 샤프트에 회동 가능하게 결합되는 링크 샤프트로 구성되어서, 상기 조종간 결합체의 일측과 상기 제 1 액츄에이터의 회전축에 양단이 각각 결합된 제 1 링키지 시스템; 상기 조종간의 일측에 구비되는 빕 트림 스위치; 상기 빕 트림 스위치의 입력 신호에 따라 상기 제 1 액츄에이터의 조종 반력을 변경하고, 상기 제 1 액츄에이터를 구동하여 상기 조종간 결합체의 중립 위치를 변경하는 제어부;를 포함한다.

또한, 본 발명의 가역비행 조종 반력 장치는, 상기 제 1 링키지 시스템은, 상기 수평 샤프트의 일측 단부에 제 1 로드셀이 더 구비되며, 상기 제어부는, 상기 제 1 로드셀의 센싱값을 입력받아 상기 조종간에 가해진 외력을 측정하여 시뮬레이션에 반영한다.

또한, 본 발명의 가역비행 조종 반력 장치는, 상기 제어부는, 상기 제 1 로드셀의 센싱값으로부터 측정된 외력을 통해 가속도 성분을 계산하며, 상기 가속도 성분을 적분하여 속도 성분을 계산하고, 상기 속도 성분을 적분하여 목표 위치값을 도출하여 시뮬레이션에 반영한다.

또한, 본 발명의 가역비행 조종 반력 장치는, 회전축이 구비된 제 2 액츄에이터;

상기 제 2 액츄에이터의 회전 운동을 직선 왕복 운동으로 변환하여 상기 조종간 결합체에 제공하도록, 하나 이상의 수직 샤프트와 수평 샤프트 및 상기 수직 샤프트에 고정 결합되고 상기 수평 샤프트에 회동 가능하게 결합되는 링크 샤프트로 구성되어서, 상기 조종간 결합체의 다른 일측과 상기 제 2 액츄에이터의 회전축에 양단이 각각 결합된 제 2 링키지 시스템;을 더 포함하며, 상기 제어부는, 상기 빕 트림 스위치의 입력 신호에 따라 상기 제 2 액츄에이터의 조종 반력을 변경하고, 상기 제 2 액츄에이터를 구동하여 상기 조종간 결합체의 중립 위치를 변경한다.

또한, 본 발명의 가역비행 조종 반력 장치는, 상기 제 2 링키지 시스템은, 상기 수평 샤프트의 일측 단부에 제 2 로드셀이 더 구비되며, 상기 제어부는, 상기 제 2 로드셀의 센싱값을 입력받아 상기 조종간에 가해진 외력을 측정하여 시뮬레이션에 반영한다.

또한, 본 발명의 가역비행 조종 반력 장치는, 페달; 회전축이 구비된 제 3 액츄에이터; 상기 제 3 액츄에이터의 회전 운동을 직선 왕복 운동으로 변환하여 상기 페달에 제공하도록, 하나 이상의 수직 샤프트와 수평 샤프트 및 상기 수직 샤프트에 고정 결합되고 상기 수평 샤프트에 회동 가능하게 결합되는 링크 샤프트로 구성되어서, 상기 페달의 일측과 상기 제 3 액츄에이터의 회전축에 양단이 각각 결합된 제 3 링키지 시스템;을 더 포함한다.

또한, 본 발명의 가역비행 조종 반력 장치는, 상기 제 3 링키지 시스템은, 상기 수평 샤프트의 일측 단부에 제 3 로드셀이 더 구비되며, 상기 제어부는, 상기 제 3 로드셀의 센싱값을 입력받아 상기 페달에 가해진 외력을 측정하여 시뮬레이션에 반영한다.

또한, 본 발명의 가역비행 조종 반력 장치는, 상기 제어부는, 상기 제 3 로드셀의 센싱값으로부터 측정된 외력을 통해 가속도 성분을 계산하며, 상기 가속도 성분을 적분하여 속도 성분을 계산하고, 상기 속도 성분을 적분하여 목표 위치값을 도출하여 시뮬레이션에 반영한다.

본 발명은, 항공기의 속도와 이에 따른 주 조종면의 힌지 모멘트 변화, 그리고 주 조종면의 힌지 모멘트 변화에 따라 조종간의 중립 위치가 가변됨으로써, 실제 항공기의 조작과 유사한 조작성을 구현할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은, 항공기의 속도와 이에 따른 주 조종면의 힌지 모멘트 변화, 그리고 주 조종면의 힌지 모멘트 변화에 따라 조종간 및 페달에 생성되는 조종 반력이 가변됨으로써, 실제 항공기의 조작과 유사한 조작성을 구현할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은, 트림 탭의 각도가 가변될 때 주 조종면의 힌지 모멘트가 변화하는 것을 조종간의 중립 위치 가변과 조종간 및 페달의 조종 반력 가변에 적용함으로써, 실제 항공기의 조작과 유사한 조작성을 구현할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은, 로드셀이 구비되어 조종간 및 페달의 조작력을 시간축에 저장하고, 이를 이중 적분하여 조종간 및 페달의 조작 가속도, 속도, 목표 위치값 등을 도출하여 이를 시뮬레이션에 반영함으로써, 실제 항공기의 조작과 유사한 조작성을 구현할 수 있는 효과가 있다.

도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 힌지모멘트와 트림탭 동작을 반영한 가역비행 조종 반력 장치의 사시도.
도 2 는 본 발명의 실시예에 따른 힌지모멘트와 트림탭 동작을 반영한 가역비행 조종 반력 장치의 조종석 주요 부품을 도시한 사시도.
도 3 은 본 발명의 실시예에 따른 힌지모멘트와 트림탭 동작을 반영한 가역비행 조종 반력 장치의 주요 동작 부품을 도시한 사시도.
도 4 는 본 발명의 실시예에 따른 힌지모멘트와 트림탭 동작을 반영한 가역비행 조종 반력 장치의 조종간 동작 부품을 도시한 사시도.
도 5 는 도 4 의 다른 방향에서의 사시도.
도 6 은 본 발명의 실시예에 따른 힌지모멘트와 트림탭 동작을 반영한 가역비행 조종 반력 장치의 페달 동작 부품을 도시한 사시도.

이하에서 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명은 도 1 내지 도 6 에 도시된 바와 같이, 막대 형상의 조종간(110)이 구비된 조종간 결합체(100)와, 페달(600)과, 회전축이 구비된 제 1 액츄에이터(400), 제 2 액츄에이터(200) 및 제 3 액츄에이터(700)와, 하나 이상의 수직 샤프트와 수평 샤프트의 조합으로 구성되어서 조종간 결합체(100)의 일측과 제 1 액츄에이터(400)의 회전축에 양단이 각각 결합된 제 1 링키지 시스템(500)과, 하나 이상의 수직 샤프트와 수평 샤프트의 조합으로 구성되어서 조종간 결합체(100)의 다른 일측과 제 2 액츄에이터(200)의 회전축에 양단이 각각 결합된 제 2 링키지 시스템(300)과, 하나 이상의 수직 샤프트와 수평 샤프트의 조합으로 구성되어서 페달(600)의 일측과 제 3 액츄에이터(700)의 회전축에 양단이 각각 결합된 제 3 링키지 시스템(800)과, 조종간(110)의 일측에 구비되는 빕 트림 스위치(160)와, 빕 트림 스위치(160)의 입력 신호에 따라 제 1 액츄에이터(400), 제 2 액츄에이터(200), 제 3 액츄에이터(700)의 조종 반력을 변경하고, 제 1 액츄에이터(400) 및 제 2 액츄에이터(200)를 구동하여 조종간 결합체(100)의 위치를 변경하는 제어부(900)를 포함하여 구성된다.

조종간 결합체(100)는, 시뮬레이터의 시트(20)의 전방에 구비되어서 시트(20)에 착석한 사용자가 조종간(110)을 잡고 전후 좌우로 움직일 수 있도록 메인 프레임(10) 상부에 설치되며, 하단이 메인 프레임(10)의 내부로 관통하여 삽입되도록 설치된다. 이러한 조종간 결합체(100)는 조종간 케이스(101)와, 조종간 케이스(101)의 내측에 회동 가능하게 결합되는 조종간(110)과, 조종간(110)의 하단에 일측 단부가 결합되고, 제 1 링키지 시스템(500)에 다른 일측 단부가 결합되어서 제 1 링키지 시스템(500)의 직선 왕복 운동을 회전 운동으로 전환하여 조종간(110)에 제공하는 조종간 링크들(120, 130, 140)과, 조종간 케이스(101)의 일측에 고정되어서 제 2 링키지 시스템(300)의 직선 왕복 운동을 회전 운동으로 전환하여 조종간(110) 케이싱에 제공하는 케이싱 링크(150)를 포함하여 구성된다.

조종간 케이스(101)는, 사각 박스 형태로 형성되어 메인 프레임(10)의 상부에 구비된다. 그러나, 이는 조종간(110) 설치 판넬(11)에 형성되는 홀의 크기를 최소화하기 위한 구성이며, 일부는 메인 프레임(10)의 상측에, 다른 일부는 메인 프레임(10)의 내측에 위치되도록 메인 프레임(10)의 상부를 관통하여 구비될수도 있다.

이러한 조종간 케이스(101)는 조종간(110), 조종간 링크들(120, 130, 140) 및 케이싱 링크(150)가 설치될 수 있도록 설치 공간을 제공하며, 또한 케이싱 링크(150)가 고정 설치되어 케이싱 링크(150)에 의해 지지됨으로써, 케이싱 링크(150)가 회동할 때 함께 회동하여 조종간(110)이 회동될 수 있도록 하는 역할을 한다.

조종간 케이스(101)의 내측으로는 조종간(110)이 회동 가능하게 결합된다. 바람직하게는 직각형 조종간 링크의 세로축에 고정 결합되어 직각형 조종간 링크가 회동함에 따라 조종간(110)이 좌우로 회동할 수 있게 된다. 이를 위하여 조종간 케이스(101)의 내측으로 두 개의 직각형 조종간 링크(120, 140)가 서로 가로축을 대향하도록 상하로 결합되어 있고, 두 직각형 조종간 링크(120, 140)의 절곡 지점이 회동형 결합 볼트(121, 141)에 의해 조종간 케이스(101)에 결합되어 있다.

조종간(110)은, 사용자가 직접 손으로 잡고 전후 좌우로 회동시켜 시뮬레이터에 주 조종면의 조종 신호가 입력될 수 있도록 하는 역할을 하며, 조종간 케이스(101)의 내측으로 삽입되어 조종간 링크(120)에 고정 결합된다.

이러한 조종간(110)의 좌우 회동은 조종간 케이스(101)의 내부에 회동 가능하게 결합된 직각형 조종간 링크(120)의 세로축에 조종간(110)의 하단부가 결합됨으로써 이루어지며, 조종간(110)의 전후 회동은 케이싱 링크(150)에 고정 결합된 조종간 케이스(101)가 케이싱 링크(150)의 회동에 의해 함께 회동할 때 이루어지게 된다. 이를 위하여 조종간 링크(120)는 조종간 케이스(101)의 전면 또는 후면 방향에 결합되는 것이 바람직하다.

한편, 조종간(110)에는 빕 트림 스위치(160)가 구비되며, 빕 트림 스위치(160)를 통해 트림탭의 위치가 가변될 수 있도록 한다.

조종간 링크(120, 130, 140)는, 제 1 링키지 시스템(500)의 단부에서 이루어지는 직선 왕복 운동을 전달 받아 이를 회전 운동으로 변환하여 조종간(110)에 전달하는 역할을 하며, 이를 위하여 조종간 링크(120, 130, 140)는 두 개의 직각형 조종간 링크(120, 140)가 상호 가로축이 평행하도록 배치되어 조종간 케이스(101)에 회동 가능하게 결합되고, 두 직각형 조종간 링크(120, 140)의 가로축 단부를 잇도록 막대형 조종간 링크(130)의 양측 단부가 두 직각형 조종간 링크(120, 140)의 가로축 단부에 회동 가능하게 결합된다. 이때, 직각형 조종간 링크(120, 140)는 절곡 부위가 조종간 케이스(101)에 회동 가능하게 결합되어서, 세로축 단부를 회동시키면 가로축 단부가 같은 방향으로 회동하는 형태가 되도록 한다.

이러한 조종간 링크(120, 130, 140)의 하측 직각형 조종간 링크(140)의 세로축 단부는 제 1 링키지 시스템(500)의 단부에 회동 가능하게 결합되고, 상측 직각형 조종간 링크(120)의 세로축 단부는 조종간(110)의 하단부에 고정 결합되는 형상이 된다. 이에 따라 제 1 링키지 시스템(500)의 단부가 직선 왕복 운동을 하게 되면, 하측 직각형 조종간 링크(140)의 세로축이 회동형 결합 볼트(141)를 축으로 정방향 또는 역방향으로 회동하게 되고, 세로축이 회동함과 동시에 가로축이 세로축과 동일한 방향으로 회동하게 된다. 하측 직각형 조종간 링크(140)의 가로축이 회동하면, 하측 직각형 조종간 링크(140)의 가로축 단부에 결합된 막대형 조종간 링크(130)가 상하로 직선 왕복 운동을 하게 되며, 막대형 조종간 링크(130)의 상단에 가로축 단부가 결합된 상측 직각형 조종간 링크(120)가 회동형 결합 볼트(121)를 축으로 회동하게 된다. 상측 직각형 조종간 링크(120)가 회동함에 따라, 상측 직각형 조종간 링크(120)의 세로축에 고정 결합된 조종간(110)이 회동하게 되며, 이때 회동 방향은 조종간 케이스(101)의 좌우면 방향이 된다.

한편, 조종간 링크(120, 130, 140) 없이 조종간(110)을 바로 제 1 링키지 시스템(500)의 단부에 연결하고, 조종간(110)의 중단을 회동 가능하게 조종간 케이스(101)에 결합하여도 직선 왕복 운동을 회전 운동으로 변환할 수 있으나, 조종간 링크(120, 130, 140)가 구비됨으로써, 직각형 조종간 링크(120, 140)의 가로축과 세로축의 길이를 선택적으로 적용함으로써 직선 왕복 운동 대비 회전 운동의 비(ratio)를 조절할 수 있는 장점을 갖게 된다.

케이싱 링크(150)는, 조종간 케이스(101)의 일측, 바람직하게는 조종간 케이스(101)의 하방으로 연장되도록 고정 결합되며, 제 2 링키지 시스템(300)의 직선 왕복 운동을 회전 운동으로 변환함으로써 조종간 케이스(101) 및 조종간(110)이 회동되도록 하는 역할을 한다.

케이싱 링크(150)는 설치 판넬(11)의 하단에 하방으로 수직하게 결합된 설치면(153)에 회동형 결합 볼트(152)를 통해 회동 가능하게 결합되며, 하단부가 제 2 링키지 시스템(300)의 단부에 회동 가능하게 결합된다. 이때, 회동형 결합 볼트(152), 즉, 케이싱 링크(150)의 회전축은 하술할 제 1 링키지 시스템(500)의 단부를 형성하는 제 1 수평 사프트의 연장선상에 있도록 하여야 하며, 케이싱 링크(150)의 회동에 의해 조종간 케이스(101)가 회동하더라도, 제 1 링키지 시스템(500)의 단부 및 이와 연결된 조종간 링크의 하단부가 뒤틀리지 않고 힘의 전달을 용이하게 할 수 있도록 하기 위함이다.

제 1 액츄에이터(400)는, 메인 프레임(10)의 내부에 구비되어서 제 1 링키지 시스템(500)에 동력을 제공하거나, 제 1 링키지 시스템(500)으로부터 전달되는 동력에 대하여 반력을 제공하는 역할을 한다.

이러한 제 1 액츄에이터(400)는 제어부(900)로부터 구동 신호를 받아 회전하는 모터부(410)와, 모터부(410)의 회전축에 결합되어 회전하는 제 1 회전 레버(420)를 포함하여 구성된다. 이때 제 1 회전 레버(420)의 단부는 막대형으로 형성되어서 제 1 링키지 시스템(500)과 맞물려 회전할 때 제 1 링키지 시스템(500)과 간섭이 없도록 하는 것이 바람직하다. 한편, 모터부(410)의 상면에는 스토퍼(430)가 제 1 회전 레버(420)의 양 측면과 이격되게 구비되어서, 제 1 회전 레버(420)가 설정 각도 이상 회동되는 것을 방지할 수 있도록 한다.

한편, 제 1 액츄에이터(400)에는 엔코더(미도시)가 더 구비되어 제 1 회전 레버(420)의 회전량을 측정할 수 있도록 하며, 측정된 결과를 제어부(900)에 전송하여 제어부(900)로 하여금 조종간(110)에 가해진 외력을 측정하여 시뮬레이션에 반영할 수 있도록 한다.

제 1 링키지 시스템(500)은, 제 1 액츄에이터(400)의 회전 운동을 직선 왕복 운동으로 변환하여 조종간 결합체(100)에 제공하는 역할을 하며, 하나 이상의 수직 샤프트와 수평 샤프트의 결합으로 구성되어서, 조종간 결합체(100)의 조종간 링크의 하단부와 제 1 액츄에이터(400)의 제 1 회전 레버(420) 단부에 양단이 각각 결합된다.

이러한 제 1 링키지 시스템(500)의 구성을 상세히 살펴보면, 일측 단부가 제 1 액츄에이터(400)의 제 1 회전 레버(420)에 결합되는 1-1 수평 샤프트(510), 1-1 수평 샤프트(510)의 직선 왕복 운동을 회전 운동으로 변환하는 1-1 수직 샤프트(530), 1-1 수직 샤프트(530)의 회전 운동을 직선 왕복 운동으로 변환하는 1-2 수평 샤프트(540), 1-2 수평 샤프트(540)의 직선 왕복 운동을 회전 운동으로 변환하는 1-2 수직 샤프트(570), 1-2 수직 샤프트(570)의 회전 운동을 직선 왕복 운동으로 변환하는 1-3 수평 샤프트(560)를 포함하여 구성되고, 각 수평 샤프트와 수직 샤프트는 링크 샤프트(550)를 통해 결합되되, 링크 샤프트(550)는 막대형으로 형성되어 일단이 수직 샤프트에 고정 결합되고, 타단이 수평 샤프트에 회동 가능하게 결합되어 구성된다.

이때, 1-1 수직 샤프트(530)는 메인 프레임(10)의 바닥면에 회동 가능하게 고정되고, 1-2 수직 샤프트(570)는 샤프트 고정 판넬(12)에 회동 가능하게 결합되는데, 샤프트 고정 판넬(12)은 설치 판넬(11)로부터 수직하게 하방으로 결합된 제 2 설치면(13)의 하단에 수직하게 결합되어 설치 판넬(11)과 평행하게 구비된다.

한편, 이러한 제 1 링키지 시스템(500)의 동작을 살펴보면, 우선 제 1 액츄에이터(400)가 구동하여 제 1 회전 레버(420)가 회전하게 되면, 제 1 회전 레버(420)의 단부에 결합된 1-1 수평 샤프트(510)가 길이 방향으로 직선 이동하게 된다. 1-1 수평 샤프트(510)는 링크 샤프트(550)를 밀거나 당기게 되고, 링크 샤프트(550)에 고정된 1-1 수직 샤프트(530)를 회전시키게 된다. 동일한 원리로서 1-1 수직 샤프트(530)의 회전은 1-2 수평 샤프트(540)를 직선 운동 시키고, 1-2 수평 샤프트(540)의 직선 운동은 1-2 수직 샤프트(570)를 회전시키며, 1-2 수직 샤프트(570)의 회전은 1-3 수평 샤프트(560)를 직선 운동 시키게 된다. 그리고, 1-3 수평 샤프트(560)의 직선 운동은 조종간 링크의 하측 직각형 조종간 링크의 수직축을 회동시켜 최종적으로 조종간(110)을 회동시킬 수 있게 된다.

이때, 1-1 수직 샤프트(530)로부터 1-2 수평 샤프트(540)를 직선 운동 시키는 것 만으로도 능히 조종간 링크에 동력을 전달할 수 있으나, 도 4 에 도시된 바와 같이 조종간 링크(120, 130, 140)에 동력을 전달하는 수평 샤프트는 조종간 케이스(101)의 측면 방향으로부터 접근하여야 하는데, 이를 가능하게 하기 위해서는 수직 샤프트가 제 1 액츄에이터(400)의 상부에 위치해야 한다. 이 경우 제 1 액츄에이터(400)를 충분히 먼 위치에 설치하고, 1-1 수평 샤프트(510)를 충분히 길게 형성하면 하나의 수직 샤프트와 두 개의 수평 샤프트만으로도 조종간 링크에 동력을 전달할 수 있으나, 장비의 설치 공간이 비효율적으로 크게 소모되며, 또한, 1-1 수평 샤프트(510)의 길이가 너무 길게 설정되면 1-1 수평 샤프트(510)의 중단에 설치되는 제 1 로드셀(520)에 가압력을 제대로 전달할 수 없는 문제가 발생된다. 따라서, 본 발명에서는, 1-1 수평 샤프트(510)를 짧게 형성할 수 있고, 제 1 액츄에이터(400)의 상부에 수직 샤프트를 위치시켜 장비의 크기를 소형화할 수 있도록 하기 위하여 수직 샤프트를 2개로 구분하여 설치하고, 이 중 1-2 수직 샤프트(570)를 설치 판넬(11)로부터 연장 형성된 샤프트 고정 판넬(12)에 설치하게 되는 것이다.

또한, 이 경우 조종간 링크에 동력을 전달하는 수평 샤프트의 길이를 짧게 형성할 수 있게 되어 수평 샤프트의 무게에 의하여 의도치 않은 외력이 조종간 링크에 작용하는 것을 방지할 수 있는 부가적인 효과를 함께 갖는다.

또한, 샤프트 고정 판넬(12)의 상면으로부터 한 쌍의 스토퍼(541)가 돌출 형성되어서 1-2 수평 샤프트(540)와 1-2 수직 샤프트(570)를 잇는 링크 샤프트(550)의 양측면에 이격되게 구비됨으로써, 1-2 수직 샤프트(570)가 설정 각도 이상 의도치 않게 회동되는 것을 방지하도록 구성된다.

한편, 상기의 설명에서는 제 1 액츄에이터(400)로부터 구동력이 발생되어 조종간(110)의 위치를 변경하는 것을 예로 설명하였으나, 조종간(110)을 회동시켜 조종간(110)에 가해진 외력으로서 제 1 링키지 시스템(500)을 통해 제 1 액츄에이터(400)가 회동되는 경우도 역시 상기의 설명과 같은 원리로 제 1 링키지 시스템(500)이 동작되는 것은 자명할 것이다.

제 1 로드셀(520)은, 제 1 링키지 시스템(500)의 수평 샤프트 단부에 설치되어 조종간(110)의 조작시 발생되는 외력을 측정하여 제어부(900)에 제공하는 역할을 한다. 이를 위하여 제 1 로드셀(520)은 외력 측정이 용이한 수평 샤프트의 단부에 설치되며, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하면, 1-1 수평 샤프트(510)가 2개의 수평 샤프트의 조합으로 구성되되, 두 수평 샤프트의 사이에 로드셀이 개재(介在)되어 있다. 이러한 제 1 로드셀(520)은 1-1 수평 샤프트(510)와 제 1 회전 레버(420)의 사이, 1-3 수평 샤프트(560)와 조종간 링크의 사이 등에 설치될수도 있고, 1-2 수평 샤프트(540) 또는 1-3 수평 샤프트(560)가 두 개의 수평 샤프트의 조합으로 이루어지고, 그 사이에 제 1 로드셀(520)이 설치될 수도 있으며, 조종간(110)에서 발생된 외력을 용이하게 측정할 수 있는 위치이면 어느 곳이든 가능함은 물론이다.

제 1 로드셀(520)은 조종간(110)에서 발생된 외력이 전달되면 이를 실시간으로 측정하여 제어부(900)에 전달하고, 제어부(900)에서는 이를 토대로 시간대 힘 비율을 통해 가속력의 측정, 속도의 측정, 발생한 힘의 총량의 측정등이 가능해지게 된다.

제 2 액츄에이터(200)는, 메인 프레임(10)의 내부에 구비되어서 제 2 링키지 시스템(300)에 동력을 제공하거나, 제 2 링키지 시스템(300)으로부터 전달되는 동력에 대하여 반력을 제공하는 역할을 한다.

이러한 제 2 액츄에이터(200)는 제어부(900)로부터 구동 신호를 받아 회전하는 모터부(210)와, 모터부(210)의 회전축에 결합되어 회전하는 제 2 회전 레버(220)를 포함하여 구성된다. 이때 제 2 회전 레버(220)의 단부는 막대형으로 형성되어서 제 2 링키지 시스템(300)과 맞물려 회전할 때 제 2 링키지 시스템(300)과 간섭이 없도록 하는 것이 바람직하다. 한편, 모터부(210)의 상면에는 스토퍼(230)가 제 2 회전 레버(220)의 양 측면과 이격되게 구비되어서, 제 2 회전 레버(220)가 설정 각도 이상 회동되는 것을 방지할 수 있도록 한다.

한편, 제 2 액츄에이터(200)에는 엔코더(미도시)가 더 구비되어 제 2 회전 레버(220)의 회전량을 측정할 수 있도록 하며, 측정된 결과를 제어부(900)에 전송하여 제어부(900)로 하여금 조종간(110)에 가해진 외력을 측정하여 시뮬레이션에 반영할 수 있도록 한다.

제 2 링키지 시스템(300)은, 제 2 액츄에이터(200)의 회전 운동을 직선 왕복 운동으로 변환하여 조종간 결합체(100)에 제공하는 역할을 하며, 하나 이상의 수직 샤프트와 수평 샤프트의 결합으로 구성되어서, 조종간 결합체(100)의 케이싱 링크(150)의 하단부와 제 2 액츄에이터(200)의 제 2 회전 레버(220) 단부에 양단이 각각 결합된다.

이러한 제 2 링키지 시스템(300)의 구성을 상세히 살펴보면, 일측 단부가 제 2 액츄에이터(200)의 제 2 회전 레버(220)에 결합되는 2-1 수평 샤프트(310), 2-1 수평 샤프트(310)의 직선 왕복 운동을 회전 운동으로 변환하는 2-1 수직 샤프트(330), 2-1 수직 샤프트(330)의 회전 운동을 직선 왕복 운동으로 변환하는 2-2 수평 샤프트(340)를 포함하여 구성되고, 각 수평 샤프트와 수직 샤프트는 링크 샤프트(350)를 통해 결합되되, 링크 샤프트(350)는 막대형으로 형성되어 일단이 수직 샤프트에 고정 결합되고, 타단이 수평 샤프트에 회동 가능하게 결합되어 구성된다.

이때, 2-1 수직 샤프트(330)는 메인 프레임(10)의 바닥면에 회동 가능하게 고정된다.

한편, 이러한 제 2 링키지 시스템(300)의 동작을 살펴보면, 우선 제 2 액츄에이터(200)가 구동하여 제 2 회전 레버(220)가 회전하게 되면, 제 2 회전 레버(220)의 단부에 결합된 2-1 수평 샤프트(310)가 길이 방향으로 직선 이동하게 된다. 2-1 수평 샤프트(310)는 링크 샤프트(350)를 밀거나 당기게 되고, 링크 샤프트(350)에 고정된 2-1 수직 샤프트(330)를 회전시키게 된다. 동일한 원리로서 2-1 수직 샤프트(330)의 회전은 2-2 수평 샤프트(340)를 직선 운동 시키고, 2-2 수평 샤프트(340)의 직선 운동은 케이싱 링크(150)를 회동시켜 최종적으로 조종간(110)을 회동시킬 수 있게 된다. 이때, 제 2 액츄에이터(200)와 제 2 링키지 시스템(300)에 의해 조종간(110)이 회동되는 방향은 제 1 액츄에이터(400)와 제 1 링키지 시스템(500)에 의해 조종간(110)이 회동되는 방향과 수직한 방향을 형성하고, 이러한 구성에 의해 조종간(110)이 전후 및 좌우로 회동할 수 있게 된다.

또한, 설치면(153)의 일측면으로부터 한 쌍의 스토퍼(151)가 돌출 형성되어서 케이싱 링크(150)의 양 측면에 이격되게 구비됨으로써, 케이싱 링크(150)가 설정 각도 이상 의도치 않게 회동되는 것을 방지하도록 구성된다.

한편, 상기의 설명에서는 제 2 액츄에이터(200)로부터 구동력이 발생되어 조종간(110)의 위치를 변경하는 것을 예로 설명하였으나, 조종간(110)을 회동시켜 조종간(110)에 가해진 외력으로서 제 2 링키지 시스템(300)을 통해 제 2 액츄에이터(200)가 회동되는 경우도 역시 상기의 설명과 같은 원리로 제 2 링키지 시스템(300)이 동작되는 것은 자명할 것이다.

제 2 로드셀(320)은, 제 2 링키지 시스템(300)의 수평 샤프트 단부에 설치되어 조종간(110)의 조작시 발생되는 외력을 측정하여 제어부(900)에 제공하는 역할을 한다. 이를 위하여 제 2 로드셀(320)은 외력 측정이 용이한 수평 샤프트의 단부에 설치되며, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하면, 2-1 수평 샤프트(310)가 2개의 수평 샤프트의 조합으로 구성되되, 두 수평 샤프트의 사이에 로드셀이 개재(介在)되어 있다. 이러한 제 2 로드셀(320)은 2-1 수평 샤프트(310)와 제 2 회전 레버(220)의 사이, 2-2 수평 샤프트(340)와 케이싱 링크(150)의 사이 등에 설치될수도 있고, 2-2 수평 샤프트(340)가 두 개의 수평 샤프트의 조합으로 이루어지고, 그 사이에 제 2 로드셀(320)이 설치될 수도 있으며, 조종간(110)에서 발생된 외력을 용이하게 측정할 수 있는 위치이면 어느 곳이든 가능함은 물론이다.

제 2 로드셀(320)은 조종간(110)에서 발생된 외력이 전달되면 이를 실시간으로 측정하여 제어부(900)에 전달하고, 제어부(900)에서는 이를 토대로 시간대 힘 비율을 통해 가속력의 측정, 속도의 측정, 발생한 힘의 총량의 측정등이 가능해지게 된다.

페달(600)은, 사용자가 직접 발로 밟아 회동시켜 시뮬레이터에 러더의 조종 신호가 입력될 수 있도록 하는 역할을 하며, 메인 프레임(10)의 상면에 수직하게 결합된 페달 프레임(601)에 회동 가능하게 결합된다. 한편, 페달(600)의 상부에는 페달의 회동축(610)과 평행하게 페달 프레임(601)에 회동 가능하게 결합되는 페달 링크축(650)이 더 구비된다. 페달 링크축(650)은 외주연 일측에 막대형의 페달측 링크(640)이 고정 결합되고, 외주연 다른 일측에 막대형의 링키지측 링크(660)가 고정 결합된다. 이때 페달(600)은 측면(620)이 후방으로 수직하게 연장 형성되어서, 연장 형성된 측면부와 페달측 링크(640) 사이를 잇도록 실린더부(630)가 회동 가능하게 결합된다. 그리고, 링키지측 링크(660)는 제 3 링키지 시스템(800)의 상단부를 형성하는 수평 샤프트, 즉 3-2 수평 샤프트(840)의 단부에 회동 가능하게 결합된다.

따라서, 사용자가 페달(600)을 밟게 되면, 페달(600)이 아래로 회동하며 실린더부(630)를 끌어당기고, 실린더부(630)는 페달측 링크(640)를 페달 링크축(650)을 중심으로 회동시키게 되며, 동시에 페달 링크축(650)에 결합된 링키지측 링크(660)가 동일한 방향으로 회동된다. 링키지측 링크(660)가 회동되면 이에 결합된 제 3 링키지 시스템(800)의 3-2 수평 샤프트(840)가 직선으로 움직이게 되고, 이러한 움직임이 하술할 제 3 링키지 시스템(800)의 구동 방식에 따라 제 3 액츄에이터(700)로 전해져 제 3 액츄에이터(700)의 조종 반력 설정에 따라 페달(600) 답력을 제공받게 된다.

제 3 액츄에이터(700)는, 제 3 링키지 시스템(800)으로부터 전달되는 동력에 대하여 반력을 제공하는 역할을 한다.

이러한 제 3 액츄에이터(700)는 제어부(900)로부터 구동 신호를 받아 조종 반력을 형성하는 모터부(710)와, 모터부(710)의 회전축에 결합되어 회전하는 제 3 회전 레버(720)를 포함하여 구성된다. 이때 제 3 회전 레버(720)의 단부는 막대형으로 형성되어서 제 3 링키지 시스템(800)과 맞물려 회전할 때 제 3 링키지 시스템(800)과 간섭이 없도록 하는 것이 바람직하다. 한편, 모터부(710)의 상면에는 스토퍼(730)가 제 3 회전 레버(720)의 양 측면과 이격되게 구비되어서, 제 3 회전 레버(720)가 설정 각도 이상 회동되는 것을 방지할 수 있도록 한다.

한편, 제 3 액츄에이터(700)에는 엔코더(미도시)가 더 구비되어 제 3 회전 레버(720)의 회전량을 측정할 수 있도록 하며, 측정된 결과를 제어부(900)에 전송하여 제어부(900)로 하여금 페달(600)에 가해진 외력을 측정하여 시뮬레이션에 반영할 수 있도록 한다.

제 3 링키지 시스템(800)은, 페달(600)의 회전 운동을 직선 왕복 운동으로 변환하여 제 3 액츄에이터(700)에 전달하는 역할을 하며, 하나 이상의 수직 샤프트와 수평 샤프트의 결합으로 구성되어서, 페달(600)에 연결된 링키지측 링크(660)와 제 3 액츄에이터(700)의 제 3 회전 레버(720) 단부에 양단이 각각 결합된다.

이러한 제 3 링키지 시스템(800)의 구성을 상세히 살펴보면, 링키지측 링크(660)의 회전 운동을 직선 왕복 운동으로 변환하는 3-2 수평 샤프트(840)와, 3-2 수평 샤프트(840)의 직선 왕복 운동을 회전 운동으로 변환하는 3-1 수직 샤프트(830)와, 3-1 수직 샤프트(830)의 회전 운동을 직선 왕복 운동으로 변환하는 3-1 수평 샤프트(810)를 포함하여 구성되고, 각 수평 샤프트와 수직 샤프트는 링크 샤프트(850, 860)를 통해 결합되되, 링크 샤프트(850, 860)는 막대형으로 형성되어 일단이 수직 샤프트에 고정 결합되고, 타단이 수평 샤프트에 회동 가능하게 결합되어 구성된다.

이때, 3-1 수직 샤프트(830)는 메인 프레임(10)의 바닥면에 회동 가능하게 고정된다.

한편, 이러한 제 3 링키지 시스템(800)의 동작을 살펴보면, 우선 페달(600)이 회동하여 실린더부(630)이 직선 왕복 운동을 하고, 이에 따라 페달 링크축(650)이 회동하여 링키지측 링크(660)가 회동하게 되면, 링키지측 링크(660)에 연결된 3-2 수평 샤프트(840)가 직선 운동을 하게 된다. 3-2 수평 샤프트(840)의 직선 왕복 운동은 링크 샤프트(860)로 연결된 3-1 수직 샤프트(830)를 회동시키게 되고, 3-1 수직 샤프트(830)가 회동함에 따라 링크 샤프트(850)에 의해 3-1 수평 샤프트(810)가 직선 왕복 운동을 하게 된다.

제 3 로드셀(820)은, 제 3 링키지 시스템(800)의 수평 샤프트 단부에 설치되어 페달(600)의 조작시 발생되는 외력을 측정하여 제어부(900)에 제공하는 역할을 한다. 이를 위하여 제 3 로드셀(820)은 외력 측정이 용이한 수평 샤프트의 단부에 설치되며, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하면, 3-1 수평 샤프트(810)가 2개의 수평 샤프트의 조합으로 구성되되, 두 수평 샤프트의 사이에 로드셀이 개재(介在)되어 있다. 이러한 제 3 로드셀(820)은 3-1 수평 샤프트(810)와 제 3 회전 레버(720)의 사이, 3-2 수평 샤프트(840)와 링키지측 링크(660)의 사이 등에 설치될수도 있고, 3-2 수평 샤프트(840)가 두 개의 수평 샤프트의 조합으로 이루어지고, 그 사이에 제 3 로드셀(820)이 설치될 수도 있으며, 페달(600)에서 발생된 외력을 용이하게 측정할 수 있는 위치이면 어느 곳이든 가능함은 물론이다.

제 3 로드셀(820)은 페달(600)에서 발생된 외력이 전달되면 이를 실시간으로 측정하여 제어부(900)에 전달하고, 제어부(900)에서는 이를 토대로 시간대 힘 비율을 통해 가속력의 측정, 속도의 측정, 발생한 힘의 총량의 측정등이 가능해지게 된다.

빕 트림 스위치(160)는, 조종간(110)의 일측에 구비되어서 주 조종면의 단부에 구비된 부 조종면인 트림 탭의 각도를 변경하는 역할을 하며, 트림 탭의 변경을 통해 주 조종면에 가해지는 힌지 모멘트를 가변하는 역할을 한다.

즉, 실제의 가역형 조종 방식 항공기는 속도가 제로인 상태에서 조종간(110)에 아무런 힘을 주고 있지 않으면 주 조종면이 자체 무게에 의해 아래로 쳐지면서 조종간(110)이 제 1 위치에서 중립 상태를 유지하고 있으나, 비행을 시작하여 속도가 빨라질수록 양력에 의해 주 조종면이 비행전에 비해 상방으로 회동하게 되고, 이때의 조종간(110)은 비행전 제 1 위치로부터 이동하여 제 2 위치에서 중립 상태를 갖게 된다.

본원 발명은 이러한 주 조종면의 각도가 가변되는 상황에서 시뮬레이터에서도 이러한 조종간(110)의 중립위치 가변을 구현하기 위하여 창안된 것으로서, 시뮬레이션상 비행 속도에 따라 주 조종면의 각도가 변화하는 것에 맞추어 조종간(110)의 중립 위치를 가변하는 것을 구현하고 있다.

그러나, 실제 비행에서는 주 조종면 뿐만 아니라, 경우에 따라 주 조종면의 단부에 결합된 부 조종면인 트림 탭을 회동시키는 경우도 있는데, 주 조종면과 일렬로 있던 트림 탭의 각도를 가변시키게 되면, 트림 탭에 가해지는 양력이 가변되고, 트림 탭에 가해지는 힘의 변화는 트림 탭이 결합된 주 조종면의 각도를 가변시키게 된다. 따라서, 트림 탭의 각도 변화에 따라 주 조종면의 힌지 모멘트가 가변될 때 이를 조종간(110)의 중립 위치 변경에 적용하기 위한 발명인 것이다.

따라서, 본원 발명의 조종간(110)에는 트림 탭의 각도를 결정하는 빕 트림 스위치(160)가 구비되어서, 빕 트림 스위치(160)의 선택 위치 정보를 제어부(900)에 전송하여 제어부(900)로 하여금 조종간(110)의 중립 위치를 가변시킬 수 있도록 한다.

제어부(900)는, 액츄에이터를 회전시키거나 또는 액츄에이터가 조종 반력을 형성할 수 있도록 액츄에이터 구동 신호를 생성하여 각 액츄에이터에 전송하며, 로드셀로부터 전송되는 조종간(110) 또는 페달(600)의 조작 신호를 토대로 조종간(110) 또는 페달(600)의 가속도, 속도, 목표 위치값 등을 계산하여 이를 시뮬레이션에 반영하는 역할을 한다.

이러한 제어부(900)의 동작을 살펴보면, 우선 제어부(900)는 시뮬레이션상 항공기의 속도에 따라 액츄에이터에 구동 신호를 전송하여 조종간(110) 및 페달(600)에 조종 반력을 제공한다. 즉, 항공기의 속도가 높아질수록 주 조종면에 작용하는 힌지 모멘트의 값이 커지게 되는데, 이러한 힌지 모멘트의 값보다 큰 값에 해당하는 힘을 사용자가 조종간(110)이나 페달(600)에 제공해 주어야만 항공기를 조종할 수 있게 된다. 제어부(900)는 시뮬레이션상 항공기의 속도에 따라 결정되는 힌지 모멘트값에 따라 액츄에이터에 구동 신호를 전송하며, 액츄에이터는 제어부(900)의 구동 신호에 따라 조종 반력을 형성하여 조종간(110) 또는 페달(600)을 조작할 때 전해지는 링키지 시스템들의 직선 왕복 운동에 대하여 회전 저항력을 제공한다.

또한, 제어부(900)는 시뮬레이션상 항공기의 속도에 따라 변화하는 주 조종면의 힌지 모멘트 값과, 주 조종면의 하중에 의한 처짐이 평형을 이루는 중립 위치를 계산하고, 주 조종면의 중립 위치 변화에 따라 조종간(110)의 위치를 변화시킨다. 즉, 실제 항공기에서는 속도가 제로인 상태에서는 주 조종면이 자체 무게에 의하여 하방으로 쳐지게 되고, 이때의 조종간(110)이 제 1 위치에 있었다면, 항공기가 비행을 시작하여 높은 속도를 낼 때에는 주 조종면이 양력에 의해 상승하게 되고, 주 조종면에 가해지는 양력과 주 조종면의 자체 무게에 의한 쳐짐이 평행을 이루는 위치에서 주 조종면의 위치 변화에 따라 조종간(110)의 위치가 제 2 위치로 가변되게 된다. 따라서, 제어부(900)는 시뮬레이션상 항공기의 속도별 주 조종면의 각도 변화에 따라 조종간(110)의 중립 위치를 가변할 수 있도록 액츄에이터에 구동 신호를 전송한다. 액츄에이터는 제어부(900)로부터 구동 신호가 전송되면 구동력을 생성하여 링키지 시스템이 직선 왕복 운동을 할 수 있도록 회전 레버를 회전시키며, 이에 따라 조종간(110)의 중립 위치가 가변되게 된다.

한편, 제어부(900)는 부 조종면인 트림 탭의 각도 변화에 따라 조종간(110)의 중립 위치를 가변시키게 되는데, 실제 항공기에서는 트림 탭의 각도가 변화하면, 트림 탭에 가해지는 힘이 가변되고, 이에 따라 트림 탭이 결합된 주 조종면의 힌지 모멘트에도 변화가 발생된다. 따라서, 제어부(900)는 조종간(110)에 구비된 빕 트림 스위치(160)의 선택 위치에 따라 주 조종면에 가해지는 힌지 모멘트를 재 계산하고, 계산 결과에 따라 액츄에이터를 구동하여 조종간(110)의 중립 위치를 가변시키게 된다.

또한, 제어부(900)는 각 링키지 시스템에 구비된 로드셀 또는 각 액츄에이터에 구비된 엔코더를 통하여 조종간(110) 또는 페달(600)에 가해지는 외력, 즉, 조종력을 시간축상에 기록하여 가속도를 측정하고, 이를 적분하여 속도 성분을 도출하며, 속도 성분을 적분하여 목표 위치값을 도출한다. 이러한 가속도, 속도, 이동량을 시뮬레이션에 반영함으로써, 시뮬레이션상 항공기가 조종될 수 있도록 한다.

상술한 구성으로 이루어진 본 발명은, 항공기의 속도와 이에 따른 주 조종면의 힌지 모멘트 변화, 그리고 주 조종면의 힌지 모멘트 변화에 따라 조종간(110)의 중립 위치가 가변됨으로써, 실제 항공기의 조작과 유사한 조작성을 구현할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은, 항공기의 속도와 이에 따른 주 조종면의 힌지 모멘트 변화, 그리고 주 조종면의 힌지 모멘트 변화에 따라 조종간(110) 및 페달(600)에 생성되는 조종 반력이 가변됨으로써, 실제 항공기의 조작과 유사한 조작성을 구현할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은, 트림 탭의 각도가 가변될 때 주 조종면의 힌지 모멘트가 변화하는 것을 조종간(110)의 중립 위치 가변과 조종간(110) 및 페달(600)의 조종 반력 가변에 적용함으로써, 실제 항공기의 조작과 유사한 조작성을 구현할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은, 로드셀이 구비되어 조종간(110) 및 페달(600)의 조작력을 시간축에 저장하고, 이를 이중 적분하여 조종간(110) 및 페달(600)의 조작 가속도, 속도, 목표 위치값 등을 도출하여 이를 시뮬레이션에 반영함으로써, 실제 항공기의 조작과 유사한 조작성을 구현할 수 있는 효과가 있다.

100 : 조종간 결합체 110 : 조종간
160 : 빕 트림 스위치 200 : 제 2 액츄에이터
220 : 제 2 회전 레버 300 : 제 2 링키지 시스템
400 : 제 1 액츄에이터 420 : 제 1 회전 레버
500 : 제 1 링키지 시스템 600 : 페달
700 : 제 3 액츄에이터 720 : 제 3 회전 레버
800 : 제 3 링키지 시스템 900 : 제어부

Claims

막대 형상의 조종간이 구비된 조종간 결합체;
회전축이 구비된 제 1 액츄에이터;
상기 제 1 액츄에이터의 회전 운동을 직선 왕복 운동으로 변환하여 상기 조종간 결합체에 제공하도록, 하나 이상의 수직 샤프트와 수평 샤프트 및 상기 수직 샤프트에 고정 결합되고 상기 수평 샤프트에 회동 가능하게 결합되는 링크 샤프트로 구성되어서, 상기 조종간 결합체의 일측과 상기 제 1 액츄에이터의 회전축에 양단이 각각 결합된 제 1 링키지 시스템;
상기 조종간의 일측에 구비되는 빕 트림 스위치;
상기 빕 트림 스위치의 입력 신호에 따라 상기 제 1 액츄에이터의 조종 반력을 변경하고, 상기 제 1 액츄에이터를 구동하여 상기 조종간 결합체의 중립 위치를 변경하는 제어부;
를 포함하는 힌지모멘트와 트림탭 동작을 반영한 가역비행 조종 반력 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 링키지 시스템은, 상기 수평 샤프트의 일측 단부에 제 1 로드셀이 더 구비되며,
상기 제어부는, 상기 제 1 로드셀의 센싱값을 입력받아 상기 조종간에 가해진 외력을 측정하여 시뮬레이션에 반영하는 힌지모멘트와 트림탭 동작을 반영한 가역비행 조종 반력 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 제 1 로드셀의 센싱값으로부터 측정된 외력을 통해 가속도 성분을 계산하며, 상기 가속도 성분을 적분하여 속도 성분을 계산하고, 상기 속도 성분을 적분하여 목표 위치값을 도출하여 시뮬레이션에 반영하는 힌지모멘트와 트림탭 동작을 반영한 가역비행 조종 반력 장치.
제 3 항에 있어서,
회전축이 구비된 제 2 액츄에이터;
상기 제 2 액츄에이터의 회전 운동을 직선 왕복 운동으로 변환하여 상기 조종간 결합체에 제공하도록, 하나 이상의 수직 샤프트와 수평 샤프트 및 상기 수직 샤프트에 고정 결합되고 상기 수평 샤프트에 회동 가능하게 결합되는 링크 샤프트로 구성되어서, 상기 조종간 결합체의 다른 일측과 상기 제 2 액츄에이터의 회전축에 양단이 각각 결합된 제 2 링키지 시스템;
을 더 포함하며,
상기 제어부는, 상기 빕 트림 스위치의 입력 신호에 따라 상기 제 2 액츄에이터의 조종 반력을 변경하고, 상기 제 2 액츄에이터를 구동하여 상기 조종간 결합체의 중립 위치를 변경하는 힌지모멘트와 트림탭 동작을 반영한 가역비행 조종 반력 장치.
제 4 항에 있어서,
상기 제 2 링키지 시스템은, 상기 수평 샤프트의 일측 단부에 제 2 로드셀이 더 구비되며,
상기 제어부는, 상기 제 2 로드셀의 센싱값을 입력받아 상기 조종간에 가해진 외력을 측정하여 시뮬레이션에 반영하는 힌지모멘트와 트림탭 동작을 반영한 가역비행 조종 반력 장치.
제 5 항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 제 1 로드셀의 센싱값으로부터 측정된 외력을 통해 가속도 성분을 계산하며, 상기 가속도 성분을 적분하여 속도 성분을 계산하고, 상기 속도 성분을 적분하여 목표 위치값을 도출하여 시뮬레이션에 반영하는 힌지모멘트와 트림탭 동작을 반영한 가역비행 조종 반력 장치.
제 3 항에 있어서,
페달;
회전축이 구비된 제 3 액츄에이터;
상기 제 3 액츄에이터의 회전 운동을 직선 왕복 운동으로 변환하여 상기 페달에 제공하도록, 하나 이상의 수직 샤프트와 수평 샤프트 및 상기 수직 샤프트에 고정 결합되고 상기 수평 샤프트에 회동 가능하게 결합되는 링크 샤프트로 구성되어서, 상기 페달의 일측과 상기 제 3 액츄에이터의 회전축에 양단이 각각 결합된 제 3 링키지 시스템;
을 더 포함하는 힌지모멘트와 트림탭 동작을 반영한 가역비행 조종 반력 장치.
제 7 항에 있어서,
상기 제 3 링키지 시스템은, 상기 수평 샤프트의 일측 단부에 제 3 로드셀이 더 구비되며,
상기 제어부는, 상기 제 3 로드셀의 센싱값을 입력받아 상기 페달에 가해진 외력을 측정하여 시뮬레이션에 반영하는 힌지모멘트와 트림탭 동작을 반영한 가역비행 조종 반력 장치.
제 8 항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 제 3 로드셀의 센싱값으로부터 측정된 외력을 통해 가속도 성분을 계산하며, 상기 가속도 성분을 적분하여 속도 성분을 계산하고, 상기 속도 성분을 적분하여 목표 위치값을 도출하여 시뮬레이션에 반영하는 힌지모멘트와 트림탭 동작을 반영한 가역비행 조종 반력 장치.